Ракетні двигуни, їх різноманітність, можливості і перспективи

0 2040

Людство завжди прагнуло до зірок, але тільки у XX столітті, з розвитком науки і технологій, змогло досягти безповітряного простору. Прибрати той земне тяжіння складно, і для досягнення мети було необхідно винайти щось особливе. В якості такого засобу пересування виступили ракетні двигуни. І якщо розглядати те, що є зараз, і що може з'явитися найближчим часом, то які перспективи на дальній космос має людство?




Що таке ракетний двигун, і які його види існують?

Під ракетним двигуном розуміють механізм, в якому робоче тіло і джерело енергії для роботи розташовані в самому засобі пересування. Він є єдиним засобом виведення корисних вантажів на орбіту Землі, а також може працювати в безповітряному космічному просторі. Основна ставка зроблена на перетворення потенційної енергії палива в кінетичну, яка використовується у вигляді реактивного струменя. Виходячи з виду джерела енергії розрізняють хімічні, ядерні та електричні ракетні двигуни.
Ракетні двигуни, їх різноманітність, можливості і перспективи
В якості характеристики ефективності використовується поняття питомої імпульсу (або тяги): відношення кількості руху до витрати маси робочого тіла. Розраховується м/с. Але навіть якщо ракетні двигуни мають значний імпульс, це не означає, що вони використовуються. Чому так відбувається, ви дізнаєтеся, прочитавши про ядерну та електричному механізмах.




Хімічний ракетний двигун

В їх основі знаходиться хімічна реакція, в яку вступають пальне і окислювач. Під час реакції продукти згоряння нагріваються до значних температур, при цьому вони розширюються і розганяються в соплах, щоб потім покинути двигун. Тепло, виділюване таким двигуном використовується на розширення робочого тіла, що має газоподібний вид. Існує два типи механізмів такого типу.
Ракетні двигуни, їх різноманітність, можливості і перспективи
Твердопаливні двигуни мають просту конструкцію, вони дешеві у виготовленні та не потребують значних витрат на зберігання та підготовку до експлуатації. Це обумовлює їх надійність і бажаність у використанні. Але одночасно такий тип має істотний недолік – дуже висока витрата палива. Також воно складається тут з суміші пального і окислювача. Більш ефективним, але одночасно і складним є рідинний ракетний двигун. У ньому пальне і окислювач знаходяться в різних резервуарах та дозовано подаються в сопло. Важливою перевагою є те, що можна регулювати рівень подачі і, відповідно, швидкість космічного корабля. Незважаючи на те що такі ракетні двигуни мають невисоким питомим імпульсом, вони розвивають сильну тягу. Таке їх властивість призвело до того, що зараз на практиці використовуються виключно вони.




Ядерний ракетний двигун

Це один з ймовірних аналогів для сучасних систем руху. В ядерний ракетний двигун робоче тіло нагрівається завдяки енергії, що виділяється при радіоактивному розпаді або термоядерному синтезі. Такі механізми дозволяють досягати значної питомої імпульсу. А їх загальна тяга порівнянною із цим показником у хімічних двигунів. Але скільки типів механізмів на основі ядерної енергії розрізняють? Всього 3:
  • Радіоізотопні.
  • Ядерні.
  • Термоядерні.
  • Ракетні двигуни, їх різноманітність, можливості і перспективи
    Використання ядерних ракетних двигунів в атмосфері Землі досить проблематично через радіаційне забруднення. Можливим рішенням цієї проблеми стане газофазного тип.

    Електричний ракетний двигун

    Цей тип має найбільший потенціал розвитку і використання в майбутньому. Електричні ракетні двигуни подають великі надії. Так, їх питома імпульс може досягати значень 210 км/с. Розрізняють 3 типи двигунів:
  • Електротермічні.
  • Електростатичні (іонний ракетний двигун, наприклад).
  • Електромагнітні.
  • Ракетні двигуни, їх різноманітність, можливості і перспективи
    Особливістю (про яку можна сказати, що вона є і перевагою, і недоліком) є те, що при збільшенні питомої імпульсу необхідно менше пального, але більше енергії. З цієї точки зору непогані шанси має іонний ракетний двигун, який працює на газі. На даний момент він використовується на практиці для коригування траєкторії орбітальних станцій і супутників. Обмеженість джерел енергії в космічному просторі, а також проблеми з працездатністю на висоті понад 100 кілометрів поки заважають їх широкої експлуатації. Великий потенціал використання мають плазмові ракетні двигуни, у яких робоче тіло має стан плазми, але перебувають поки лише в стадії експерименту.


    Схожі поради

    Публікації
    Корисні поради - поради.pp.ua

    Якщо ви використовуєте матеріали з сайту,посилання на сайт Обов'язкове!!!.